GENOVEVA RAMIREZ CASTILLO
Universidad Autónoma de la Ciudad de México
Dispositivos Electrónicos l
CARACTERISTICAS DEL DIODO DE UNIÓN
Practica l
Barriga Saavedra Emmanuel,.González Orgaz Adolfo Angel
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Funcionamiento de Diodos de Unión: Características, Polarización y Medidas - Prof. Ramírez, Guías, Proyectos, Investigaciones de Electrónica Básica
El funcionamiento de los diodos de unión, sus características, cómo se polarizan y las medidas necesarias para determinar su resistencia directa y corriente. Se incluyen ejemplos de diodos como Zener, de tunnel, circuitos integrados y rectificadores metálicos.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
2018/2019
1 / 11
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GENOVEVA RAMIREZ CASTILLO
Universidad Autónoma de la Ciudad de México
Dispositivos Electrónicos l
CARACTERISTICAS DEL DIODO DE UNIÓN
Practica l
Barriga Saavedra Emmanuel,.González Orgaz Adolfo Angel
Semiconductores Los semiconductores son sólidos cuya resistividad esta entre la de los conductores eléctricos y la de los aislantes eléctricos. Los transistores. los diodos de unión, los diodos Zener, los diodos de túnel, los circuitos integrados y los rectificadores metálicos son ejemplos de semiconductores. Estos se emplean en computadoras, receptores de radio, aparatos de televisión, videograbadoras y otros aparatos electrónicos. Algunas características propias de los semiconductores que los convierten en uno de los miembros favoritos de la familia electr6nica son las siguientes. l. Los semiconductores son s6lidos. por ello, es muy poco probable que vibren.
- Los semiconductores consumen poca energía e irradian poco calor. No requieren tiempo de calentamiento y empiezan a funcionar en cuanto se les suministra energía.
- Los semiconductores son fuertes y se pueden configurar para que permanezcan herméticos ante las condiciones del medio externo. Junto con su tamaño reducido, estas características permiten que grandes circuitos ocupen un espacio mínimo. Materiales semiconductores e impurezas El silicio y, en menor grado, el germanio, son los materiales con los que actualmente se construyen los dispositivos semiconductores. Predomina el silicio, por ser menos sensible al calor. Funcionamiento de un diodo de uni6n semiconductor Cuando se unen silicios tipo P y tipo N, se forma un diodo de unión. Este dispositivo de dos elementos tiene una característica única: la capacidad para permitir el paso de la corriente solo en una dirección. Característica de voltaje y corriente en directa La característica de voltaje y corriente (características voltamperio) se representa en una gráfica que muestra la variación de la corriente en dicho diodo en relación con el voltaje aplicado. Para determinar lo anterior de manera experimental, se mide la corriente de diodo correspondiente a una cantidad sucesiva de voltajes cada vez mayores y se traza una gráfica de la corriente en función del voltaje.
- Como identificar el Ánodo y el cátodo de un diodo Por lo general, el cátodo de un diodo se indica mediante una banda circular. Si el diodo no está marcado, es sencillo determinar cuál es el ánodo y cuál es el cátodo con una verificación en la resistencia. Primero se determina la polaridad de las puntas de conexión del óhmetro con un voltímetro conectado a las terminales del óhmetro. A continuación, se determina la posición de las puntas de conexión del óhmetro que mide la resistencia directa del diodo. En esta posición, la punta de conexión positiva del óhmetro se conecta con el ánodo y la negativa con el cátodo.
AUTOEVALUACIÓN
Responda las siguientes preguntas para evaluar su aprendizaje. 1.- El material semiconductor más común es: Germanio 2.- El germanio y el silicio en forma pura son: Aislantes. (conductores y aisladores). 3.- El silicio contaminado con impurezas como el arsénico hay una cantidad mayor de portadores de carga: para disminuir su resistividad y aumentar su conductividad (positivos y negativos) y el material es tipo: portadores negativos y portadores positivos (N, P). 4.- El diodo de unión puede compararse con una resistencia ya que permite el flujo de la corriente en ambas direcciones: falso. 5.- Para polarizar directamente un diodo de unión conecte la punta negativa de una batería con una terminal de tipo P del diodo y la punta positiva con la terminal tipo N. 6 - El voltaje de polarización directa de un diodo de silicio debe ser igual o mayor que 0.3v para que el diodo pueda conducir de manera apreciable. 7.- La característica voltaje-corriente de un diodo de unión es la gráfica de corriente en función de voltaje. 8.- Una vez que se activa un diodo, al aumentar el voltaje en el diodo se produce una mayor circulación de corriente em el diodo. 9.- La resistencia directa de un diodo de silicio es alta mientras que la resistencia inversa es baja. 10.- La resistencia directa de un diodo se puede verificar de manera aproximada utilizando óhmetro. La primera aproximación de un diodo conocida también como el diodo ideal sirve cuando se quiere realizar un análisis preliminar. De acuerdo con ella el diodo es un conductor perfecto o un aislante perfecto. 11.- Un diodo ideal se comporta como un interruptor cerrado cuando tiene polarización directa y como un interruptor abierto cuando tiene polarización inversa. 12.- El voltaje de barrera de un diodo de silicio es de 0.7v. 13.- En la segunda aproximación en el circuito externo se debe aplicar por lo menos 0.3v para que el diodo de silicio se active. Entonces, sin importar la cantidad de corriente presente, la caída del diodo es directa. 14.- La resistencia ideal es la resistencia de las regiones P y N. Esto impide que allá corriente una vez rebasado el voltaje de concentración. 15.- En la tercera aproximación de un diodo de silicio se considera que hay un diodo conectado en serie con una batería de 0.7v y una resistencia másica.
MATERIAL NECESARIO
Fuente de alimentación: fuente de cd de alta corriente, voltaje bajo, variable y regulada. Equipo: multímetro digital, VOM, 20 000Ω/V; trazador de curvas. Resistores: 250 Ω a 2 W. Diodo de silicio: 1N41S4 (otras opciones: 1N914 o casi todos los diodos de silicio para señal pequeña). Diodo de germanio: 1N34A (otras opciones: 1N44S4 o casi todos los diodos de germanio para señal pequeña). Otros: interruptor de un polo un tiro. Polarización del diodo 1.Identifique los extremos del ánodo y cátodo de un diodo de silicio 1N41S4 y arme el circuito mostrado en la figura 1-13, estando el diodo en polarización directa. ¿Cuál de los extremos del diodo conectaría más cerca de la terminal negativa para lograr la polarización directa?
- Ajuste la salida de la fuente de cd variable de manera que el voltaje en el diodo (VAK ) mida 0.7 V. Mida y anote, en la tabla 1-1, la corriente del diodo (ID).
- Cambie la posición del diodo en el circuito de manera que tenga polarización directa. Ajuste la fuente de cd variable de acuerdo con los valores de VAK que se muestran en la tabla 1-2. Mida y anote la corriente ID para cada valor de VAK.
- Invierta la posición del diodo de manera que tenga polarización inversa. De nuevo fije la fuente de cd variable de acuerdo con los valores indicados en la tabla 1-2. Mida y anote el valor de ID. Esta corriente es pequeña y quizá requiera un amperímetro o un multímetro que lean corrientes del orden de microampers. Características voltaje-corriente
Paso 6 V (^) aK v Polarización directa ID mA Paso 7 V (^) aK v Polarización inversa ID μA 0 0 0 0 0.1 1.0410^- 9 - 5 4.974 nA 0.2 4.2810^- 9 - 10 9.948 nA 0.3 1.11*10^- 6 - 15 15.099 nA 0.4 0.00051 - 20 19.895 nA 0.5 0 .020363 - 25 24.86 nA 0.6 0 .187822 - 30 30.198 nA 0.7 0 .484937 - 35 34. 81 7 nA 0.8 0 .824582 - 40 39.79 nA
- Trace la curva característica de un diodo en papel cuadriculado; para ello, grafique VAK en el eje x e ID en el eje y. Tome nota de que los valores de polarización directa de VAK se consideran positivos y los valores de polarización inversa se consideran negativos. La corriente de polarización directa que pasa por el diodo se considera de valores positivos dado que la corriente fluye del cátodo al ánodo. Los valores de la corriente producidos por la polarización inversa del diodo se deben a corrientes de fuga y fluyen en dirección opuesta a la de los valores de la corriente directa. Así, hay números "negativos" en el eje y. Calcule sus escalas numéricas de manera que en el eje x positivo se representen voltajes entre O y 3 V Y en el eje x negativo aparezcan voltajes entre O y 50 V. A su vez, la escala del eje y deberá servir para todo el intervalo de corrientes correspondientes a la polarización directa e PREGUNTAS 1. En el paso 5, ¿cómo decidió qué valor de resistencia era la resistencia directa y la resistencia inversa? 2. Compare las resistencias medidas en el paso 5 con las calculadas en el paso 4. 3. ¿En qué condiciones se activa un diodo de unión? Explique. Consulte las mediciones realizadas y anotadas en la tabla 1-2. 4. ¿Hay mucha variación en las corrientes inversas de la tabla 1 - 2? Comente qué dio lugar a los resultados obtenidos. inversa. De esta manera se obtendrá una gráfica que cuente con dos escalas por cada eje y con el cambio de escala en O.
- Calcule la resistencia másica (rB ) de su diodo mediante dos puntos localizados en la parte lineal de la porción de polarización directa de la curva obtenida para los valores VAK e ID. Sustituya estos valores en la fórmula rB =VAK / ID
- 8 𝑉
- 824582 𝑚𝐴 =0.9698636687 mΩ PREGUNTAS 1.- ¿Como decidió que valor de resistencia era la resistencia directa y la resistencia inversa? Se decidió al darle orientación al diodo. 2.- Compare las resistencias medidas medida en el paso 5 con las calculadas en el paso 4. La resistencia es mayor con el diodo desconectado del circuito. 3.- ¿en que condiciones se activa un diodo de unión? Cuando le suministras polarización directa 4.- ¿Hay mucha variación en las corrientes inversas de la tabla 1-2? Si hay mucha variación. 5.- ¿Cuáles son las limitaciones, en caso de haberlas, de: a) la polarización directa y b) la polarización inversa? ¿en este experimento se superaron las limitaciones? 6.- ¿Como podría identificar el ánodo del diodo que no esté marcado? Poniendo el multímetro en continuidad y colocamos las puntas del diodo si hay continuidad la punta del multímetro positiva está en el ánodo. 7.- ¿Como podría determinar cuál es la punta de conexión positiva de un óhmetro no eléctrico y cuál es la negativa? La punta negativa siempre se coloca en la salida que tienen las letras COM.
CONCLUCIONES
El diodo es un dispositivo semi conductor. Es llamado así porque es solo conductor bajo ciertas condiciones. El diodo también puede llamarse un dispositivo ‘No lineal’, esto debido a que su gráfica no es una línea recta. El diodo está compuesto por dos partes, un lado positivo al que llamamos ánodo o lado ‘p’ y un lado negativo al que llamamos cátodo o lado ‘n’. Hay 2 maneras de polarizar un diodo, cuando se polariza directamente (que el voltaje que llega a él es positivo al ánodo y negativo al cátodo) y cuando se polariza de manera inversa. Cuando se polariza de manera directa se dice que el diodo está cerrado, se puede representar en un esquemático como si fuera un alambre o interruptor cerrado si es un diodo ideal, si es un diodo se silicio por ejemplo se representa como una fuente de 0.7 v. Los 0.7 V del diodo de silicio son conocidos como zona de ruptura. Cuando el diodo se polariza inverso se dice que el circuito esta ‘abierto’. Cuando un diodo toca su zona de ruptura es cuando comenzará a conducir la electricidad, mientras está por llegar es decir antes de esta zona solo conducirá un mínimo de corriente la cual se le llama ‘corriente de fuga’. En un diodo de Silicio la zona de ruptura de 0.7 V y de Germanio 0.3 V, el más utilizado es el diodo de Silicio. Un aspecto muy importante que no debe quedarse fuera es que la corriente se conducirá en un diodo polarizado de manera directa en dirección a la flecha, o al cátodo. La punta de la flecha que represente al cátodo en el diodo físico está representada por una franja negra o de algún color distintivo en el diodo.
- Con esta práctica pudimos ver otra utilidad importante de los diodos
- Para realizar estos circuitos siempre debe de quedar muy claro que siempre se va a trabajar con diodos reales así que no siempre se debe esperar los resultados teóricos.
- Un circuito recortador puede servir para limitar el voltaje de un circuito sin afectar la forma de onda.
- Se pudo verificar, mediante simulación y mediante implementación, que los circuitos planteados entregan las señales que se esperaba mediante aproximación matemática.
- Tal como se esperaba, el los diodos actuaron tal como lo aprendido teóricamente: Conduciendo en polarización directa y abriendo el circuito en polarización inversa.
- Entre las utilidades que se le pueden atribuir a los diodos constan los circuitos cortapicos, muy usados en nuestro medio. Bibliografía: ZBAR, P. B., MALVINO, A. P. Y MILLER, M. A. Prácticas de electrónica (Zbar, Malvino & Miller, 2001) Zbar, P., Malvino, A., & Miller, M. (2001). Prá cticas de electrónica (7th ed., pp. 1-10). México: Alfaomega.